< Terug naar vorige pagina

Project

Onbalans compensatie voor net-ondersteunende omvormers

Het aantal netgekoppelde omvormers in het laagspanningsnet is al jaren aan het toenemen. Met het oog op duurzaamheid worden elke dag meer en meer toepassingen, zoals decentrale elektriciteitsproductie, elektrische voertuigen, opslag etc. verbonden via omvormers. Dit vergroot een aantal uitdagingen voor de controle van het net, zoals spannings- en frequentiestabiliteit, foutgedrag en harmonischen.

De toename van enkelfasige decentrale elektriciteitsproductie in het bijzonder zorgt voor een specifieke uitdaging: interfase onbalans. Terwijl enkelfasige lasten sowieso zorgen voor onbalans in driefasige netten, zorgt enkelfasige decentrale elektriciteitsproductie ook voor een omkering van de stroomzin en daardoor, in driefasige vierdraadsnetten, een toename van de stroom door de neutrale geleider.

Maar de toename van netgekoppelde omvormers biedt ook meer controlemogelijkheden, aangezien het gedrag van (sommige) omvormers geprogrammeerd kan worden. Het eerste luik van deze doctoraatsthesis handelt dan ook over dit controle perspectief. Een standaard controle wordt voorgesteld en uitgebreid met net-ondersteunende diensten zoals spannings- en frequentieondersteuning, onbalanscompensatie, geschikt foutgedrag en harmonische compensatie.

Deze diensten hebben een gemeenschappelijke nood aan uitgebreide en nauwkeurige informatie over de status van het net. Daarom wordt een netstatusschatter voorgesteld die alle noodzakelijke informatie voor net-ondersteuning voorziet. De schatter wordt geïmplementeerd op en getest met een rapid prototyping systeem voor de controle van vermogenselektronica en daarbij vergeleken met andere schatters.

Het tweede luik van deze doctoraatsthesis spitst zich dan toe op onbalanscompensatie en twee deelaspecten in het bijzonder: stroomherverdeling en de toevoeging van een neutrale verbinding aan omvormers. Stroomherverdeling is een nieuwe manier om onbalans te compenseren met omvormers, die nu idealiter een verbinding met de neutrale geleider in het net hebben. Het onderzoek toont aan dat het voordelig is om deze neutrale verbinding te hebben, zowel voor de eigenaar van de omvormer als voor het net. Maar de stroom door die neutrale verbinding kan wel significant groter zijn dan de stroom door de andere (fase) verbindingen. Deze stroom wordt dan gekwantificeerd aan de hand van drie parameters: gelijktijdigheid, reactief vermogen en de verwachte hoeveelheid decentrale elektriciteitsproductie.

Men kan daarom niet verwachten dat een omvormer te allen tijde perfect onbalans kan compenseren. Daarom wordt het stroomherverdelingsalgoritme uitgebreid met een optimalisatie die toestaat zo veel mogelijk onbalans te compenseren, gegeven de mogelijkheden van de omvormer. Deze optimale aanpak garandeert dat het primaire doel van de omvormer nooit verhinderd wordt: het uitwisselen van gebalanceerd (re)actief vermogen met het net. Bovendien worden de hardware beperkingen proactief meegenomen in de berekening. Ook deze aanpak wordt geïmplementeerd op en getest met het rapid prototyping systeem.

In verdergaand werk kunnen de andere net-ondersteunende diensten opgenomen worden in deze optimalisatie, om op die manier de vereiste inspanningen optimaal te verdelen. Dit zou ervoor kunnen zorgen dat elke controleerbare omvormer actief en optimaal het net ondersteunt.

Datum:3 sep 2013 →  31 mrt 2018
Trefwoorden:Power Quality, Low Voltage Electric Grid, Power Electronic Converter
Disciplines:Elektrische energietechniek, Energieopwekkings-, conversie- en opslagtechniek, Modellering, Multimediaverwerking, Mechanica, Mechatronica en robotica
Project type:PhD project